酸性氧化物氣體在Cu-BTC中的吸附行為仿真模擬.pdf

1、Cu-BTC是由二聚銅-苯-1,3,5-三羧酸酯為基本骨架單元所構成的周期性骨架材料，本文使用構型偏移蒙特卡羅方法模擬了三種室溫下隨氣體逸度不斷升高的二氧化物氣體（SO2,CO2,NO2）在Cu-BTC的吸附量，吸附位以及吸附能分布。并最終利用密度泛函理論進一步解釋了存在于Cu-BTC基本骨架單元不同位點的氣體分子吸附機理。研究結果如下：
　　在單體吸附條件下，三種氧化物氣體中SO2的吸附量最高，并迅速占據高活性位點，使其具有較高

2、的吸附能，從吸附點位來看，CO2的吸附位主要集中在四面體孔道，并存在向主孔道逸散的趨勢，根據能量分布曲線可知，在單體吸附下CO2具有明顯的雙峰趨勢，其吸附過程主要體現(xiàn)在四面體孔道和主孔道，其中與四面體孔道的結合更為緊密。NO2的吸附量始終較低，并游離在晶體表面。
　　在混合吸附條件下（SO2：CO2：NO2=1：1：1），SO2更強的分子間作用力使其他氣體分子不再具有吸附優(yōu)勢，從而被擠出孔道之外。從三種氣體吸附能分布也可以看出CO

3、2在單體吸附條件下的吸附初期，具有雙峰優(yōu)勢，由于SO2更強的范德瓦爾斯作用，而消失在競爭吸附的過程中。
　　在吸附這三種氣體時，Cu-BTC的基本骨架單元所對應的主孔道，以及四面體孔道，因基本骨架的夾角不同而呈現(xiàn)出截然不同的電荷密度分布，故可以說明，結構緊湊的四面體孔道對氣體分子具有更強的范德瓦爾斯作用。在三種氣體分子中SO2的電荷密度等高線分布范圍最廣，吸附能最高，說明結合最為緊密。由于較高的吸附優(yōu)勢，使得SO2在三點位的氧化物